CN110846368B - 一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型提取工艺，特别涉及一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺。包括软骨素生产工艺路线和高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线；所述软骨素提取时是通过长时间、室温条件、弱碱性条件进行提取，软骨素纯度非常高，过程中不需要使用双氧水进行氧化脱色，非软骨素类杂质极少，非特异性二糖含量≤4％，软骨素的收得率达到30‑35％，满足工业大生产的需要；所述Ⅱ型胶原蛋白粉蛋白含量≥90％，灰分≤0.5％，钠残留≤100mg/kg，羟脯氨酸≥9％，卫生指标合格，产品颜色亮白，无异味，符合食品应用标准，最大程度实现了产品的价值。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，特别涉及一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺。
背景技术
硫酸软骨素是糖胺聚糖的一种，属于酸性粘多糖，分子量一般为20-50KDa，被广泛应用于膳食补充剂领域，对关节养护、消除炎症等方面有着显著的疗效。
目前工业用于软骨素提取的工艺主要是碱解配合全酶解工艺，在短时间内完成软骨素的提取和纯化。但是该工艺具有以下弊端：1)软骨素的纯度低，需要反复的精制和纯化，导致软骨素成品所含的杂质较多，颜色深，部分软骨素出现降解，导致成品中含有较多的非软骨素类杂质，如硫酸角质素等，导致酶解液相含量低(非特异性二糖大于10％)，品质很难保证；2)无法联产高品质的胶原蛋白肽，该工艺所生产的胶原蛋白肽颜色为浅棕色，有刺鼻的气味，微生物超标，且蛋白含量≤90％，灰分≥5％，无法应用于食品领域，一般作为动物饲料进行销售。3)由于传统工艺要实现所有软骨的完全酶解，需要使用大量的生物酶，生产成本高。4)生产过程中使用大量的双氧水进行氧化，软骨素在长时间的氧化过程中发生了结构的转变，出现纯度降低的现象，且产品中残留了大量的双氧水，不利于人体的健康。
发明内容
为解决背景技术中提到的问题，本发明展示了一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺。
为实现上述目的，现提供技术方案如下：
一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，其特征在于：包括软骨素生产工艺路线和高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线，所述软骨素生产工艺路线包括以下步骤，
步骤一、软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为6-20mm的标准软骨素骨粒，按 10-15倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
步骤二、使用液碱调节料液的电导率为5-15ms/cm，检测pH值为10-14之间，控制反应温度为15-25℃，浸泡20-30h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
步骤三、向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.005％-0.05％，反应时间为5-10h，反应完毕调节pH为6-6.5，升温至80-85摄氏度，保持0.5h；
步骤四、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩3-6倍比例，膜分离透析液用于前端骨粒浸泡工序；
步骤五、使用氯化钠调节料液电导率为10-40ms/cm向料液中加入90-95％的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.5-2.5倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95％以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥；
步骤六、将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥ -0.098Mpa,温度≤80℃，烘干3-5小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库；
所述高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线的步骤为，
步骤一、将提取软骨素后的骨粒进行清洗，适当采取曝气搅拌，确保清洗的效果，最终清洗至出水电导率为2-5ms/cm，将清洗水用于软骨素骨粒浸泡工序；
步骤二、按0.5-1.5倍加入饮用水，升温至50-55℃，加入底物0.2％-0.5％生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶，反应3-8h，检测料液干物浓度为7％-13％，升温至75-85℃，加入0.5-2.0％活性炭，保持搅拌0.5-1.5h；
步骤三、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，滤液输送至离子交换树脂进行交换吸附，脱盐除杂；
步骤四、使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩3-6倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为125-145℃，灭菌时间6-10s；
步骤五、灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度160-185℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装。
本发明的有益效果：
1、本发明一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，由于软骨素提取时是通过长时间、室温条件、弱碱性条件进行提取，在浸泡过程中就实现了软骨素和蛋白的分离，软骨素提取液中只残留了极少量的蛋白质杂质，所以软骨素的初始纯度非常高，而且通过轻微酶解即可实现蛋白质的杂质的降解和后续进一步的去除，并且软骨素和蛋白的颜色得到保证，过程中不需要使用双氧水进行氧化脱色，避免了生产过程中软骨素出现降解，非软骨素类杂质极少，非特异性二糖含量≤4％，同时由于进行了足够时间的浸泡提取，软骨素的收得率达到30-35％，提取率达到了98％以上，满足工业大生产的需要。
2、本发明涉及的一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，可以联产高品质的Ⅱ型胶原蛋白粉，由于通过长时间的低温浸泡实现了软骨素和蛋白的分离，蛋白的颜色和纯度得到保证，并且过程中通过低温碱提取工艺使得有机杂质得到有效去除，联合树脂精制工艺，胶原蛋白肽得到进一步纯化，使得胶原蛋白含量≥90％，灰分≤0.5％，钠残留≤100mg/kg，羟脯氨酸≥9％，卫生指标合格，产品颜色亮白，无异味，符合食品应用标准，市场售价在100-200元/KG,是传统工艺生产蛋白粉的的售价的15倍以上，最大程度实现了产品的价值。
3、本发明涉及的一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，由于软骨素的提取液中蛋白杂质极少，通过轻微酶解即可实现蛋白质的杂质的降解和后续进一步的去除，生物酶的使用量为传统工艺的十分之一左右，大大降低了生产制造成本。
4、本发明涉及的一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，由于软骨素使通过长时间、室温条件、弱碱性条件进行提取的，使产品的颜色和纯度得到保证，不需要双氧水对物料进行脱色和提纯，避免了长时间氧化对软骨素结构的破坏，而且产品中无任何双氧水残留。
附图说明
图1、2为一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺涉及的软骨素实例数据；
图3、4为一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺涉及的高品质Ⅱ型胶原蛋白实例数据。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明技术方案，下面结合附图1-4对本发明技术方案进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，其特征在于：包括软骨素生产工艺路线和高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线，所述软骨素生产工艺路线：猪、牛鼻骨→破碎成标准骨粒→加水浸泡膨胀→使用碱液调节料液电导率、温度控制→浸提→固液分离→加入生物复合酶→过滤→膜分离→醇沉→醇洗→真空干燥→粉碎→混料→过磁→过筛→包装；
软骨素生产工艺路线的详细步骤为，
步骤一、软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为6-20mm的标准软骨素骨粒，按 10-15倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
步骤二、使用液碱调节料液的电导率为5-15ms/cm，检测pH值为10-14之间，控制反应温度为15-25℃，浸泡20-30h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
步骤三、向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.005％-0.05％，反应时间为5-10h，反应完毕调节pH为6-6.5，升温至80-85摄氏度，保持0.5h；
步骤四、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩3-6倍比例，膜分离透析液用于前端骨粒浸泡工序；
步骤五、使用氯化钠调节料液电导率为10-40ms/cm向料液中加入90-95％的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.5-2.5倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95％以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥；
步骤六、将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥ -0.098Mpa,温度≤80℃，烘干3-5小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库；
所述高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线为，骨粒清洗→投料酶解→活性炭脱色除杂→过滤→树脂吸附除杂→浓缩→灭菌→喷雾干燥→过磁→过筛→包装；
高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺的详细步骤为，
步骤一、将提取软骨素后的骨粒进行清洗，适当采取曝气搅拌，确保清洗的效果，最终清洗至出水电导率为2-5ms/cm，将清洗水用于软骨素骨粒浸泡工序；
步骤二、按0.5-1.5倍加入饮用水，升温至50-55℃，加入底物0.2％-0.5％生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶，反应3-8h，检测料液干物浓度为7％-13％，升温至75-85℃，加入0.5-2.0％活性炭，保持搅拌0.5-1.5h；
步骤三、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，滤液输送至离子交换树脂进行交换吸附，脱盐除杂；
步骤四、使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩3-6倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为125-145℃，灭菌时间6-10s；
步骤五、灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度160-185℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装。
硫酸软骨素实例1：批号YP19071707
1)软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为8mm的标准软骨素骨粒，按10倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
2)使用液碱调节料液的电导率为7ms/cm，检测pH值为11，控制反应温度为22℃，浸泡28h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
3)向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.008％，反应时间为7h，反应完毕调节pH为6.5，升温至83摄氏度，保持0.5h；
4)加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩5倍比例；
5)使用氯化钠调节料液电导率为12ms/cm向料液中加入92％的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.6倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用5000转 /min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95％以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥。
6)将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥-0.098Mpa, 温度75℃，烘干3小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库，收得率为32.5％
软骨素检测软骨素结果如图1、2，批号YP19071707
Ⅱ型胶原蛋白粉实例1：批号PJ19061201
1)将软骨素提取过程中的骨粒进行冲洗至出水电导率为2.4ms/cm；
2)按0.5倍加入饮用水，升温至52℃，加入底物0.3％生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，反应5h，检测料液糖度为 10.7％，升温至80℃，加入0.5％活性炭，保持搅拌1.5h；
3)加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，滤液输送至离子交换树脂进行脱盐除杂纯化；
4)使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩3倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为120℃，灭菌时间7s；
5)灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度175℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装，得到粉体亮白、无异味、颗粒均匀。
Ⅱ型胶原蛋白粉检测软骨素结果如图3、4，PJ19061201。
硫酸软骨素实例2：批号YP19071908
1)软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为16mm的标准软骨素骨粒，按10倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
2)使用液碱调节料液的电导率为11ms/cm，检测pH值为13，控制反应温度为24℃，浸泡17h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
3)向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.005％，反应时间为9h，反应完毕调节pH为6.5，升温至81摄氏度，保持0.5h；
4)加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩4倍比例；
5)使用氯化钠调节料液电导率为23ms/cm向料液中加入93％的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.6倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用5000转 /min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95％以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥。
6)将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥-0.098Mpa, 温度78℃，烘干4小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库，收得率为34.0％
软骨素检测软骨素结果如图1、2：YP19071908
Ⅱ型胶原蛋白粉实例2：批号PJ19061202
1)将软骨素提取过程中的骨粒冲洗至出水电导率为4.1ms/cm；
2)按1.0倍加入饮用水，升温至53℃，加入底物0.4％生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，反应4h，检测料液糖度为 9.2％，升温至82℃，加入1％活性炭，保持搅拌1.0h；
3)加入硅藻土，使用过滤机进行过滤，澄清滤液输送至离子交换树脂进行脱盐除杂纯化；
4)使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩4倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为125℃，灭菌时间6s；
5)灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度180℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装，得到粉体亮白、无异味、颗粒均匀。
Ⅱ型胶原蛋白粉检测软骨素结果如3、4：PJ19061202
硫酸软骨素实例3：批号YP19072009
1)软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为6mm的标准软骨素骨粒，按15倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
2)使用液碱调节料液的电导率为15ms/cm，检测pH值为10，控制反应温度为25℃，浸泡19h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
3)向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.009％，反应时间为8h，反应完毕调节pH为6.5，升温至85摄氏度，保持0.5h；
4)加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩4倍比例；
5)使用氯化钠调节料液电导率为14ms/cm向料液中加入92％的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.8倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用5000转 /min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95％以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥。
6)将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥-0.098Mpa, 温度76℃，烘干5小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库，收得率为31.3％
软骨素检测软骨素结果如图1、2：YP19072009
Ⅱ型胶原蛋白粉实例3：批号PJ19061303
1)将软骨素提取过程中的骨粒冲洗至出水电导率为3.4ms/cm；
2)按1.5倍加入饮用水，升温至55℃，加入底物0.5％生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，反应3h，检测料液糖度为 8.5％，升温至83℃，加入1.5％活性炭，保持搅拌0.5h；
3)加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，滤液输送至离子交换树脂进行脱盐除杂纯化；
4)使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩5倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为130℃，灭菌时间7s；
5)灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度177℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装，得到粉体亮白、无异味、颗粒均匀。
Ⅱ型胶原蛋白粉检测软骨素结果如3、4：PJ19061303。
以上所述，仅是本发明的的最佳实施例而已，并非对本发明的任何形式的限制，任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下利用上述揭示的方法和内容对本发明做出的许多可能的变动和修饰，均属于权利要求书保护的范围。
Claims (1)
1.一种猪、牛鼻骨生产软骨素联产高品质Ⅱ型胶原蛋白的清洁化提取工艺，其特征在于：包括软骨素生产工艺路线和高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线，所述软骨素生产工艺路线包括以下步骤，
步骤一、软骨破碎：将猪、牛鼻骨破碎为6-20mm的标准软骨素骨粒，按10-15倍体积添加饮用水，使骨粒充分膨胀；
步骤二、使用液碱调节料液的电导率为5-15ms/cm，检测pH值为10-13之间，控制反应温度为15-25℃，浸泡20-30h，使用分离机进行固液分离分别得到提取液和骨粒；
步骤三、向提取液中添加生物复合酶制剂，其中复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、脂肪酶，添加比例为底物总量的0.005%-0.05%，反应时间为5-10h，反应完毕调节pH为6-6.5，升温至80-85摄氏度，保持0.5h；
步骤四、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，使用膜分离设备进行料液的浓缩，浓缩3-6倍比例，膜分离透析液用于前端骨粒浸泡工序；
步骤五、使用氯化钠调节料液电导率为10-40ms/cm向料液中加入90-95%的乙醇，控制酒精流速为100L/min，加入1.5-2.5倍乙醇，制备软骨素悬浊液，立即使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固后继续加入95%以上的乙醇进行醇洗，制备软骨素悬浊液，继续使用3000-5000转/min的离心机进行快速分离，取湿固进行真空干燥；
步骤六、将湿固装盘后，使用大型真空干燥系统进行快速烘干，真空度≥-0.098Mpa,温度≤80℃，烘干3-5小时；物料烘干后进行粉碎、混料、过筛、过磁、包装入库；
所述高品质Ⅱ型胶原蛋白肽生产工艺路线的步骤为，
步骤一、将提取软骨素后的骨粒进行清洗，适当采取曝气搅拌，确保清洗的效果，最终清洗至出水电导率为2-5ms/cm，将清洗水用于软骨素骨粒浸泡工序；
步骤二、按0.5-1.5倍加入饮用水，升温至50-55℃，加入底物0.2%-0.5%生物复合酶进行酶解，复合酶制剂包括碱性蛋白酶、中性蛋白酶、胰蛋白酶、脂肪酶，反应3-8h，检测料液干物浓度为7%-13%，升温至75-85℃，加入0.5-2.0%活性炭，保持搅拌0.5-1.5h；
步骤三、加入硅藻土，使用过滤机进行清液过滤，滤液输送至离子交换树脂进行交换吸附，脱盐除杂；
步骤四、使用蒸发器进行料液蒸发，使料液浓缩3-6倍，将浓缩液输送至超高温灭菌系统，灭菌温度为125-145℃，灭菌时间6-10s；
步骤五、灭菌后料液输送至喷雾干燥塔进行喷雾干燥，进风温度160-185℃，进行雾化干燥、过磁、过筛、包装。
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